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Un trozo del SpaceShipTwo de Virgin Galactic que cayó en California.
(REUTERS/Lucy Nicholson)
El aumento exponencial de lanzamientos espaciales y el uso de fibra de carbono elevan el riesgo de que residuos orbitales sobrevivan la reentrada y caigan sobre zonas habitadas
Cuando se trata de basura espacial, lo que sube está bajando cada vez más a menudo, y no de forma segura.
Cuando se lanzan naves espaciales, algunos componentes, entre ellos los cohetes propulsores no reutilizables, se separan para reducir el peso y se dejan arder intencionadamente al reentrar en la atmósfera. Los satélites también entran en la atmósfera al final de su vida útil y, supuestamente, se incineran. Pero en muchos casos, no lo hacen como se preveía.
Los residuos procedentes de componentes de naves espaciales y satélites que se incineran parcialmente al reentrar en la atmósfera terrestre pueden suponer un riesgo para personas y estructuras en tierra. El aumento de lanzamientos, impulsado en gran medida por actores privados como SpaceX, está convirtiendo un riesgo antaño remoto en una amenaza creciente.
Nuestro grupo de investigación de materiales de la Universidad de Wisconsin-Stout estudia los materiales que permiten a los residuos de reentrada sobrevivir al proceso. Buscamos formas de modificar de manera segura sus extraordinarias cualidades resistentes al calor para hacer la reentrada atmosférica menos peligrosa.
Residuos que caen a la Tierra
Desde 2021, residuos de reentrada han caído sobre propiedades privadas y públicas de todo el mundo en numerosas ocasiones. Algunos de los casos más destacados implican fragmentos del maletero de fibra de carbono de la cápsula Dragon de SpaceX, que permanece unido a la cápsula tripulada hasta pocas horas antes de la reentrada. Estos maleteros son mayores que una furgoneta de quince plazas y se utilizan para almacenamiento.
Residuos del maletero de la misión Crew 7 a la Estación Espacial Internacional cayeron en Carolina del Norte, y fragmentos de la misión Crew 1 cayeron en Nueva Gales del Sur, Australia. Del mismo modo, restos de la misión Axiom 3 cayeron en Saskatchewan, Canadá.
Además de los maleteros, los componentes de fibra de carbono que contienen gases a presión para ajustar la orientación de la nave también constituyen una gran parte de los residuos de reentrada recuperados. Algunas de las recuperaciones más recientes han tenido lugar en Australia, Argentina y Polonia.
La mayoría de los residuos que reentran en la atmósfera se incineran. Entonces, ¿por qué estos fragmentos llegan a la superficie terrestre?
La reentrada atmosférica
Satélites como Starlink de SpaceX orbitan en órbita baja terrestre, normalmente entre 300 y 2.000 kilómetros sobre la superficie de la Tierra. Para mantenerse en órbita, deben moverse a gran velocidad, en torno a 27.000 km/h. Para alcanzar esta velocidad, un cohete con casi medio millón de litros de combustible tuvo que acelerarlos, y parte de esa energía sigue contenida en el impulso del satélite.
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Cuando un objeto en órbita desciende y se acerca a la atmósfera superior de la Tierra, comienza a chocar con moléculas de aire, frenando el objeto. El calor generado por esta interacción consume rápidamente el satélite, fundiendo el metal a más de 1.600 grados Celsius.
Más lanzamientos
Los países del mundo llevan lanzando objetos al espacio desde los años cincuenta, ¿por qué la reentrada es ahora motivo de preocupación?
Desde los años sesenta, se lanzaban al espacio unos 100 objetos al año, al menos hasta 2016. Desde entonces, el número ha aumentado de forma exponencial. En 2016 se lanzaron 200 objetos, pero en 2025 esa cifra fue de 4.500, lo que significa que el 20 % de todos los objetos lanzados al espacio desde los años cincuenta se lanzaron el año pasado.
La mayoría de estos lanzamientos procedieron de empresas estadounidenses, como SpaceX y Rocket Lab. Estas compañías, junto con otras de fuera de EEUU, tienen planes para grandes constelaciones de satélites compuestas de cientos de miles o incluso un millón de satélites.
Cuantos más objetos y cargas útiles se lanzan, más eventos de reentrada se producen. Los operadores de satélites están obligados a retirar de la órbita sus satélites desactivados en un plazo de 25 años para cumplir con las normativas establecidas por organismos internacionales. Grupos de todo el mundo, incluida la Comisión Federal de Comunicaciones de EEUU, han impulsado la reducción del periodo de desórbita a cinco años. Debido a estas directrices, el impacto total de los eventos de reentrada de residuos procedentes de lanzamientos recientes no se sentirá hasta dentro de diez o más años.
Los objetos lanzados y las decisiones políticas tomadas hoy tendrán un efecto duradero sobre la seguridad futura.
La fibra de carbono
A medida que el mundo ha avanzado tecnológicamente, también lo ha hecho la eficiencia en los lanzamientos espaciales.
Los satélites y las naves espaciales son cada vez más ligeros, resistentes y capaces de soportar el calor, gracias a materiales como los plásticos reforzados con fibra de carbono y los nuevos metales. Estos materiales resistentes son muy valorados por su ligereza, pero también pueden hacer que los residuos de desórbita soporten las temperaturas de reentrada.
La fibra de carbono, que en su día era de uso exclusivo en tecnología espacial, se encuentra hoy en objetos cotidianos como cuadros de bicicleta y carrocerías de coches de carreras. Sigue siendo el material de referencia para fabricar componentes de alta resistencia y bajo peso para componentes de naves espaciales, como fuselajes de cohetes, estructuras de unión entre etapas y depósitos a presión que soportan temperaturas extremas y elevadas tensiones mecánicas.
Los metales simples como el aluminio y el acero se funden y se incineran, mientras que materiales complejos como la fibra de carbono, fabricada a temperaturas de hasta 3.000 °C, se queman de forma impredecible, alterando el modo en que los componentes separados se fragmentan durante la reentrada.
Desde principios de los años 2000, la mayor parte de los residuos espaciales recuperados contiene secciones de plástico reforzado con fibra de carbono o componentes metálicos revestidos de fibra de carbono. La fibra de carbono puede actuar como escudo térmico involuntario para residuos más pesados y potencialmente más peligrosos.
Diseñar para la desintegración
El diseño para la desintegración es un importante ámbito de investigación centrado en mitigar el riesgo de los residuos de reentrada. En lugar de depender de desórbitas controladas y minuciosamente programadas que conducen los componentes supervivientes al océano al final de su vida útil, los componentes de las naves espaciales se diseñan para garantizar que se desintegren por completo durante la reentrada atmosférica.
El diseño para la desintegración puede adoptar múltiples formas. Estas van desde el uso de materiales más susceptibles al calor hasta la reubicación de los componentes más difíciles de incinerar en zonas de la nave que alcanzan mayores temperaturas durante la reentrada, o el empleo de uniones que se rompen a altas temperaturas para separar las estructuras en componentes más pequeños y facilitar su incineración.
Dado que históricamente el objetivo ha sido siempre fabricar naves con los materiales más ligeros, resistentes y refractarios disponibles, puede parecer contraproducente debilitar intencionadamente algunos de ellos. La clave está en hacer los materiales más inteligentes, de modo que mantengan su resistencia durante la misión pero cedan ante el calor de la reentrada.
